CN112710934A - 气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法 - Google Patents

气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法。现有方法需要外接耦合电容，并且无法实现带电工作状态下的局部放电检测。本发明方法是在气体绝缘金属封闭开关柜的带电指示器引线上安装局放传感器，在气体绝缘金属封闭开关柜带电工作时，通过局放检测设备采集局放传感器信号，进行局部放电检测。本发明在不需额外增加耦合设备、不需改变设备电气结构和特性的情况下，在气体绝缘金属封闭开关柜运行时，利用电缆锥作为天然的耦合电容，通过局放传感器安装在带电指示器的引线上拾取信号，实现了气体绝缘金属封闭开关柜的局部放电带电检测。

Description

气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法
技术领域
本发明属于高压检测技术领域，涉及一种气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法。
背景技术
气体绝缘金属封闭开关柜(简称：GIS开关柜)由于其集成度高、可靠性好、体积小等特点，在电气化铁路配电系统中广泛应用，是牵引变电所内最重要的主设备之一，其运行可靠性直接关系到铁路供电质量及运输安全。
GIS开关柜的绝缘劣化是目前其运行中最为高发的绝缘故障，而局部放电检测是检测设备绝缘状态最有效的方法。目前常用的局放检测方式有特高频(UHF)、高频(HF)、暂态地电压(TEV)、超声波(AE)、脉冲电流检测方法。由于GIS开关柜特殊的金属封闭结构，使得特高频、高频、暂态地电压、超声波等检测方式在其局放检测中的应用效果并不理想。
特高频局放检测利用射频天线耦合放电发生时向外辐射的电磁波信号实现，多应用在电网GIS(全称：气体绝缘全封闭式组合电器设备)上，需要GIS有裸盆(非金属屏蔽的绝缘盆子)或带浇注口的金属屏蔽绝缘盆子，为特高频检测提供检测窗口。GIS开关柜金属封闭式结构没有这样的检测窗口，使得特高频局放检测在GIS开关柜上很难实现。
高频局放检测利用高频CT耦合设备接地回路中的局放脉冲信号实现，一般在高压端对地有容性电路的接地线上使用效果较好，主要用于电缆、容性套管等设备的带电或在线监测，运行的GIS开关柜接地线上尚无接入相关传感器的条件。
暂态地电压局放是通过检测放电辐射出的电磁波在金属柜体表面与地之间形成的暂态对地电压实现。GIS开关柜接地特性很好，暂态对地电压持续时间很短，不容易被检测到。
超声波局放检测在空气绝缘开关柜上应用较多，空气绝缘开关柜柜体不密封，信号可以通过缝隙传播到外部，而GIS开关柜的金属封闭式结构会影响信号传播，所以效果不会理想。
目前，GIS开关柜的局部放电的测量一般采用的是脉冲电流法。脉冲电流局放检测利用检测阻抗直接耦合设备接地回路中的局放脉冲电流信号实现，应用在停电检测，需要将检测阻抗串接到设备接地回路里。但是运行中的电气设备无法这样操作，因为会改变电气设备的接地特性，给设备运行带来安全隐患。该方法如图1所示，电缆线通过GIS开关柜内的锥形电缆插座(简称：电缆锥)接入GIS开关柜内(SF6密封绝缘保护)。检测时，首先将GIS开关柜停电，将GIS开关柜外接一个耦合电容Ck和检测阻抗Zm，外部施加一个电压V，耦合电容Ck与GIS开关柜构成脉冲电流回路，通过局放检测仪器(局放仪)对GIS开关柜进行局放检测。该种检测方法无法实现设备的带电检测，需要在停电状态下进行检测，且检测步骤相对复杂，需临时外接耦合电容。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法，可以在被检测设备运行情况下进行检测，也可以对GIS开关柜进行局放在线监测。
为显示GIS开关柜的工作状态，GIS开关柜外设有带电指示器(LED灯)，GIS开关柜内的锥形电缆插座高压端连接该LED灯，LED灯亮表示处于带电工作状态。通过分析发现，锥形电缆插座的高压端与带电指示器引出端之间存在天然的耦合电容。根据脉冲电流法检测原理，将锥形电缆插座等效为耦合电容。实际测量发现锥形电缆插座的等效电容量约为7pF～15pF，可以用作局放检测的耦合电容使用。因此可以采用高频脉冲电流方式，在带电指示器引线上安装局放传感器用于耦合局部放电信号，通过局放检测设备即可检测局放信号，以此实现GIS开关柜的局部放电检测。
本发明方法是在GIS开关柜的带电指示器引线上安装局放传感器，在GIS开关柜带电工作时，通过局放检测设备采集局放传感器信号，进行局部放电检测。进一步，局放传感器采用100KHz～30MHz的高频脉冲电流传感器。
局放传感器安装在GIS开关柜的带电指示器引线上，检测时将局放检测设备连接该局放传感器，进行局部放电检测。也可以设置局放检测设备始终连接局放传感器，进行局部放电的在线监测。
该方法中，将电缆锥等效为耦合电容Ck，与待测GIS开关柜Cx构成脉冲电流回路，因此不需要另外再接入耦合电容。
带电工作状态下GIS开关柜Cx产生局部放电时，脉冲电流经过电缆锥Ck时，局放传感器能够耦合到该脉冲电流，从而读取到GIS开关柜中的局部放电信号，并将局部放电信号传输到局放检测设备上。局放检测设备将局部放电信号进行采集、放大和显示，测量出局部放电信号的基本参数。
高频脉冲电流传感器(HFCT)是一款可广泛应用于各种电等级的变压器、电缆、开关柜、GIS、发电机、PT柜、断路器等高压电气设备的局部放电检测的传感器。高频脉冲电流传感器、局放检测设备以及利用局放检测设备通过高频脉冲电流传感器进行局部放电检测属于成熟的现有产品和技术，本发明的发明点在于在不改变现有GIS开关柜结构的基础上，将电缆锥等效为耦合电容，并在锥形电缆头与带电指示仪表的引出线上安装局放传感器，将GIS开关柜中的局放信号耦合到局放传感器中，可以在GIS开关柜不断电状态下进行局部放电检测。
本发明在不需额外增加耦合设备、不需改变设备电气结构和特性的情况下，在GIS开关柜运行时，利用电缆锥作为天然的耦合电容，通过局放传感器安装在带电指示器的引线上拾取信号，实现了GIS开关柜的局部放电带电检测，并且具有良好的检测效果。
附图说明
图1为现有的GIS开关柜局放检测示意图；
图2为本发明的GIS开关柜局放检测示意图；
图3为具体实施例中检测到的局放信号示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明加以详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图2所示，气体绝缘金属封闭开关柜(GIS开关柜)带电状态下的局放检测方法，该方法中，GIS开关柜的带电指示器D(LED灯)一端接锥形电缆插座Z、另一端接地(现有GIS开关柜中结构)，带电指示器D接地的一端连接有100KHz～30MHz的高频脉冲电流传感器S，高频脉冲电流传感器S连接局放检测设备J，在GIS开关柜带电状态下进行局部放电检测。具体应用可以是：高频脉冲电流传感器S设置在锥形电缆头与带电指示仪表的引出线上，检测时将局放检测设备J连接该局放传感器S，进行GIS开关柜的局部放电检测；或者局放检测设备J始终保持与高频脉冲电流传感器S连接，进行GIS开关柜的局部放电在线监测。
为验证该方法，在锥形电缆插座Z的高压端设置尖端放电模型M：
1、将高压输入端加压到实际运行电压27.5kV，尖端放电模型M产生局部放电；
2、高频脉冲电流传感器S耦合到尖端放电模型M产生的局部放电信号，并将局部放电信号传输到局放检测设备J上；
3、局放检测设备J将上述局部放电信号进行采集、放大和显示，如图3所示，当尖端放电模型M的放电量在12pC时，在局放检测设备J上能明显看到放电波形。
该方法具有良好的检测效果，在不改变GIS开关柜结构、不影响设备电气属性的前提下，利用电缆锥作为天然的耦合电容，通过安装带电指示器引线上的局放传感器拾取局放信号，实现GIS开关柜的局部放电检测。该方法检测方便、操作简单，不仅可以进行GIS开关柜的局放带电检测，而且可以进行GIS开关柜的局放在线监测。

Claims (4)

1.气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法，其特征在于：该方法是在气体绝缘金属封闭开关柜的带电指示器引线上安装局放传感器，在气体绝缘金属封闭开关柜带电工作时，通过局放检测设备采集局放传感器信号，进行局部放电检测。
2.如权利要求1所述的气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法，其特征在于：所述的局放传感器为100KHz～30MHz的高频脉冲电流传感器。
3.如权利要求1或2所述的气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法，其特征在于：所述的局放检测设备在进行检测时连接局放传感器，进行局部放电检测。
4.如权利要求1或2所述的气体绝缘金属封闭开关柜的局放检测方法，其特征在于：所述的局放检测设备始终连接局放传感器，进行局部放电的在线监测。
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